BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
Srinatalia Silaen, S.Si., M.Si.
BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
© Penerbit Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia (PRCI) Penulis:
Srinatalia Silaen, S.Si., M.Si.
Editor: Welmar Olfan Basten Barat, S.Ik., M.Si Cetakan Pertama: Desember 2021 Cover: Rusli Tata Letak: Tim Kreatif PRCI Hak Cipta 2021, pada Penulis. Diterbitkan pertama kali oleh:
Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia ANGGOTA IKAPI JAWA BARAT Pondok Karisma Residence Jalan Raflesia VI D.151 Panglayungan, Cipedes Tasikmalaya – 085223186009 Website: www.rcipress.rcipublisher.org E-mail: rumahcemerlangindonesia@gmail.com Copyright © 2021 by Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia All Right Reserved - Cet. I –: Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia, 2021
; 14,8 x 21 cm ISBN: 978-623-5847-19-1 Hak cipta dilindungi undang-undang Dilarang memperbanyak buku ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa izin tertulis dari penulis dan penerbit Undang-undang No.19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta Pasal 72
Undang-undang No.19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta Pasal 72
Barang siapa dengan sengaja melanggar dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud dalam pasal ayat (1) atau pasal 49 ayat (1) dan ayat (2) dipidana dengan pidana
penjara masing-masing paling sedikit 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp.1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau
denda paling banyak Rp.5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).
Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta terkait sebagai dimaksud pada ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling
banyak Rp.500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kami ucapkan kehadirat Tuhan Yesus Kristus yang telah menganugerahi saya dengan kesehatan, berkat dan kesempatan, sehingga mendukung terselesainya Buku Ajar ini sesuai dengan waktu yang telah direncanakan.
Buku ini berawal dari tulisan lepas yang diberikan sebagai bahan mata kuliah dan Biologi Sel, Biologi Molekuler dan mata kuliah Genetika pada mahasiswa S1 di Program Studi Pendidkan Biologi Universitas HKBP Nommensen Pematangsiantar.
Buku ajar yang berjudul “Biologi sel dan Molekuler” ini disusun dalam rangka memenuhi proses pembelajaran pada matakuliah Biologi Sel. Adapun dalam penyusunan Buku ajar ini, kami mendapat bantuan dari berbagai pihak. Penyusunan kembali menjadi buku ini bertujuan untuk memenuhi salah satu sarana kegiatan belajar mengajar yang sangat penting, dan “meng-up date” kembali bahan ajar mengingat bahwa ilmu Biologi Sel merupakan salah satu “ilmu dasar” dalam sains Biologi yang perkembangannya sangat pesat dan banyak dipelajari pada disiplin ilmu- ilmu lainnya yang berbasis Biologi.
Secara umum buku ini disusun berdasarkan konsep dasar sel yang merupakan kesatuan fungsional & kesatuan struktural makhluk hidup. Pembahasan pada setiap bab dalam buku ini, diuraikan tentang fungsi penting bagian sel atau organel tertentu dan kemudian diuraikan struktur dasarnya. Secara biokimia struktur sel makhluk hidup umumnya tersusun oleh unsur dan senyawa yang sama, kemajuan dalam bidang mikroskopi membuktikan pada kita adanya kesamaan struktur molekul sel.
Kami menyadari sebagai manusia dengan pengetahuan yang terbatas dan tidak lepas dari kesalahan, maka Buku ajar ini mungkin masih memiliki kekurangan. Oleh karena itu, kami mengharapkan kritik dan saran yang instruktif agar Buku ajar ini dapat menjadi lebih baik dan bermanfaat kedepannya.
Pematangsiantar, November 2021
Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ... iii
DAFTAR TABEL... vii
DAFTAR GAMBAR ... viii
BAB I SEJARAH DAN PENGERTIAN SEL ... 1
A. Pengertian Biologi Sel ... 1
B. Evolusi Perkembangan Sel ... 6
C. Prokariotik Menjadi Eukariotik ... 7
1. Sel Prokariotik ... 8
2. Sel Eukariotik ... 10
D. Teori Perkembangan Sel ... 12
E. Ilmuwan-Ilmuwan dalam Bidang Biologi ... 15
1. Ad-Damiri ... 17
2. Al-Jahiz ... 18
3. Robert Hooke ... 21
4. Antonie Van Leeuwenhoek ... 22
5. Jean Baptiste De Lamarck ... 23
6. Robert Brown ... 25
7. Rene Dutrochet ... 26
8. Rudolf Virchow ... 27
9. Matthias Schleiden (1804-1881). ... 28
10. Theodore Schwan ... 29
11. Johanes Purkinje ... 30
12. J. Gregor Mendel ... 31
KESIMPULAN ... 33
PERTANYAAN ... 35
GLOSARIUM ... 36
BAB II CARA MEMPELAJARI ILMU SEL ... 39
A. Skala Ukuran dalam Sel pada Organisme ... 39
B. Ukuran Sel ... 40
C. Teknik dan Metode dalam Mempelajari Sel ... 42
D. Teknik Kultur Sel ... 43
E. Peralatan dalam Mempelajari Sel ... 43
1. Mikroskop ... 43
2. Peralatan pada Teknik Mikro (Mikroteknik) ... 47
F. Biokimia Pada Sel ... 47
1. Organel-organel sel dan fungsinya ... 48
2. Sel prokariotik ... 49
3. Sel eukariotik ... 49
KESIMPULAN ... 51
PERTANYAAN ... 52
GLOSARIUM ... 54
BAB III ORGANISASI SEL ... 55
A. Sel Prokariotik ... 55
B. Struktur dan Fungsi Sel Prokariotik ... 55
1. Dinding Sel ... 56
2. Membran Plasma ... 56
3. Sitoplasma ... 57
4. Mesosom ... 57
5. Ribosom ... 58
6. DNA ... 59
7. RNA ... 59
C. Reproduksi ... 60
D. Morfologi ... 60
E. Habitat ... 61
F. Sel Eukariotik ... 62
G. Perbedaan fisik antara sel prakariotik dan eukariotik ... 77
H. Sel Tumbuhan ... 78
I. Sel Hewan ... 93
KESIMPULAN ... 99
PERTANYAAN 3 ... 100
GLOSARIUM ... 101
BAB IV ORGANEL SEL ... 105
A. Pengertian Organel Sel ... 105
1. Struktur dan Fungsi Organel ... 105
2. Interdependensi Organel ... 118
KESIMPULAN ... 121
GLOSARIUM ... 122
BAB V STRUKTUR DAN PERANAN MEMBRAN PLASMA ... 125
A. Model Membran Plasma ... 125
1. Model Charles Overton (1895 ) ... 126
2. Model Hugh Davson dan James Danielli ( 1954 ) . 127 3. Model Robertson (1957) ... 129
4. Model S.J. Singer dan G. Nicolson ( 1972 ) ... 130
B. Komponen Penyusun Membran Plasma ... 133
1. Lipid ... 133
2. Protein ... 135
3. Karbohidrat ... 137
C. Hubungan Kerjasama Antar Sel ... 138
1. Desmosom ... 138
2. Tight Junction (hubungan menyatu) ... 140
3. Gap Juntion (Nexus) ... 141
D. Transport Materi Membran Plasma ... 142
1. Transport Pasif ... 142
2. Transport Aktif ... 145
KESIMPULAN ... 147
PERTANYAAN 5 ... 148
GLOSARIUM ... 149
BAB VI UMUR SEL ... 151
A. Apoptosis Merupakan Kematian Sel yang Terprogram ... 151
B. Nekrosis Proses Kematian Sel yang Berbeda Dengan Apoptosis ... 157
C. Hubungan Kematian Sel dengan Penuaan atau Aging ... 159
KESIMPULAN ... 168
PERTANYAAN 6 ... 169
BAB VII STEM CELL DAN REGENERASI JARINGAN ... 171
A. Definisi Stem Cell ... 171
B. Kultur Sel Embrio Dapat Berdiferensiasi Menjadi Banyak Tipe Sel ... 176
C. Perkembangan Stem Cell Untuk Pengobatan ... 182
D. Etika, Moral, dan Nilai dalam Penggunaan Stem Cell. ... 185
KESIMPULAN ... 189
PERTANYAAN 7 ... 190
DAFTAR PUSTAKA ... 191
BIOGRAFI PENULIS ... 194
DAFTAR TABEL
Tabel 2.1 Besaran-besaran yang biasa digunakan dalam mempelajari sel. ... 41 Tabel 2.2 Batas-batas pengamatan sistem biolgi pada berbagai tingkat dimensi . ... 41 Tabel 6.1 Ciri-ciri sel yang mengalami Apoptosis dan Necrosis
... 159 Tabel 7.1 Perkembangan jaringan pada tahap awal embrionik
... 182
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1.1 Perbandingan struktur sel prokariotik (bakteri)
dan sel eukariotik ...8
Gambar 1.2 Sel mati yang diamati oleh Robert Hooke ... 13
Gambar 1.3 Mikroskop sederhana yang digunakan oleh Antonie Van Leeuwenhoek ... 13
Gambar 1.4 ilmuwan muslim di bidang biologi Ad-Damiri .... 17
Gambar 1.5 Al-jahiz ... 20
Gambar 2.1 kisaran ukuran sel ... 42
Gambar 2.2 Pengamatan Mikroskop ... 42
Gambar 2.3 Mikroskop ... 44
Gambar 2.4 Mikroskop ... 46
Gambar 3.1 dinding sel ... 56
Gambar 3.2 Membran Plasma ... 56
Gambar 3.3 Ilustrasi sitoplasma ... 57
Gambar 3.4 Mesosom ... 57
Gambar 3.5 Ribosome ... 58
Gambar 3.6 Struktur DNA ... 59
Gambar 3.7 Sruktur Rna ... 59
Gambar 3.8 Coccus ... 60
Gambar 3.9 Bacilli ... 61
Gambar 3.10 Spirochaete ... 61
Gambar 3.11 Vibrio ... 61
Gambar 3.12 Bagian sel eukariotik hewan dan tumbuhan ... 62
Gambar 3.13 Struktur Membran Plasma ... 63
Gambar 3.14 ilustrasi sitoplasma ... 65
Gambar 3.15 Nukleus ... 66
Gambar 3.16 Struktur sentriol ... 68
Gambar 3.17 Retikulum Endoplasma ... 68
Gambar 3.18 Ribosome ... 69
Gambar 3.19 Aparatus golgi ... 70
Gambar 3.20 Struktur lisosom ... 71
Gambar 3.21 Badan mikro ... 72
Gambar 3.22 Struktur mitokondria ... 73
Gambar 3.23 Mikrotubulus & mikrofilamen ... 74
Gambar 3.24 Relaksasi dan kontraksi otot akibat pergerakan mikrofilamen ... 75
Gambar 3.25 Perbedaan sel prokariotik dan eukariotik ... 78
Gambar 3.26 sel parenkim ... 86
Gambar 3.27 Sel kolenkim... 87
Gambar 3.28 Sel sklerenkim ... 88
Gambar 3.29 Sel xilem... 89
Gambar 3.30 Sel floem ... 89
Gambar 3.31 Sel epidermis ... 90
Gambar 4.1 Membran Sel ... 106
Gambar 4.2 Mitokondria ... 107
Gambar 4.3 Ribosom ... 108
Gambar 4.4 Kompleks golgi ... 109
Gambar 4.5 Lisosom ... 110
Gambar 4.6 Vakuola ... 111
Gambar 4.7 Retikulum Endoplasma ... 112
Gambar 4.8 Kloroplas ... 114
Gambar 4.9 Sitoskleton ... 116
Gambar 5.1 Struktur membran sel ... 125
Gambar 5.2 Charles ... 126
Gambar 5.3 Membran plasma model Charles ... 127
Gambar 5.4 Hugh Davson. ... 127
Gambar 5.5 James Danielli. ... 127
Gambar 5.6 Bilayer fosfolipid ... 128
Gambar 5.7 Robertson ... 129
Gambar 5.8 Model Membran menurut Robertson ... 130
Gambar 5.9 S.J. Singer. Gambar 5.10 G.Nicolson ... 130
Gambar 5.11 Fluid mosaic model ... 131
Gambar 5.12 Lipid ... 134
Gambar 5.13 Protein http. ... 135
Gambar 5.14 Komponen membran plasma ... 138
Gambar 5.15 Desmosom ... 139
Gambar 5.16 Tight junction ... 141
Gambar 5.17 Gap junction ... 142
Gambar 5.18 Transfor Pasif ... 145
Gambar 5.19 Transfor Aktif www. ... 146
Gambar 6.1 Apoptosis sel dengan pecahnya sel menjadi bagian- bagian lebih kecil. ... 152
Gambar 6.2 Gambaran sel yang mengalami apoptosis ... 153
Gambar 6.3 Perbedaan kondisi sel saat mengalami apoptosis dan nekrosis ... 158
Gambar 7.1 Gambaran awal, silsilah, dan kematian sel. ... 172
Gambar 7.2 Skema pola pembelahan sel dari stem cell. ... 175
Gambar 7.3 Formasi dari diferensiasi sel-sel darah yang berasal dari stem cell hematopoetic dalam sumsum tulang. ... 179
Gambar 7.4 Fase embrionik ... 181
Gambar 7.5 Contoh chimera, dengan tikus yang berisi sel-sel yang berasal dari manusia dan hewan. ... 187
BAB I SEJARAH DAN PENGERTIAN SEL
A. Pengertian Biologi Sel
Sel yang selama ini dikenal sebagai unit terkecil dari organisasi tubuh makhluk hidup, merupakan bagian penting dalam perkembangan pembelajaran biologi khususnya terkait dengan organisme. Sebagai unit terkecil, maka sel mewakili sistem kehidupan dengan adanya DNA dan organel- organel di dalamnya sehingga mampu melaksanakan program kehidupan itu sendiri. Karena sel mampu melaksanakan sistem kehidupan maka sel memiliki sifat otonom dan mampu berkembang apabila dikulturkan dengan media yang sesuai untuk menunjang kehidupannya. Dari organisme multiseluler, apabila diambil beberapa sel dan diletakkan dalam media cair yang tidak terhubung satu sama lain, maka sel-sel tersebut tidak akan mampu berkembang secara mitosis. Tetapi apabila sel-sel tersebut dikuturkan pada tempat yang sempit dan terbatas (petridish) dengan dipenuhinya materi untuk hidup, maka sel-sel tersebut akan mampu berkembang biak secara mitosis. Hal tersebut menunjukkan bahwa sel-sel yang dikulturkan dan berkembangbiak dengan mitosis membutuhkan koordinasi dan saling terhubung sehingga mewakili konsep interaksi sosial antar sesamanya. Dengan demikian sel dapat tersusun berkelompok dan berdiferensiasi menjadi banyak jenis jaringan yang akan berkoordinasi membentuk organ. Organ- organ tertentu akan membentuk sistem organ dan akhirnya beberapa sistem organ secara bersama membentuk organismemultiseluler.
Secara umum, maka sel akan terbagi menjadi dua tipe penting yang berdasarkan struktur yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik merupakan sel dengan struktur sederhana yang meliputi membran plasma, tidak memiliki inti sel, dan hanya memiliki organel sel yang relatif sederhana. Prokariotik sangat beragam dengan tingkat adaptasi yang bervariasi. Banyak sel prokariotik dapat ditemukan pada kedalaman 7 mil dalam laut dan 40 mil dari ketinggian atmosfer.
Sel eukariotik berbeda dari prokariotik, terutama dengan dimilikinya nukleus yang terbungkus dengan membran nukleus dan organel-organel sel. seluruh daerah antara nukleus dan membran sel disebut sitoplasma, yang terdiri dari medium semi cair yang disebut sitosol. Organel-organel sel terletak dalam sitosol yang memiliki bentuk dan fungsi khusus untuk menunjang metabolisme sel.
Biologi Sel Bagian Dari ilmu
Biologi adalah ilmu tentang hidup dan kehidupan organisme dari masa lampau sampai masa yang akan datang baik dalam hal struktur, fungsi, taksonomi, pertumbuhan, dan perkembangannya.
Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel adalah hal mendasar bagi semua bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai jenis sel merupakan hal yang sangat penting terutama dalam bidang biologi sel. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema pemersatu yang memungkinkan prinsip- prinsip yang dipelajari dari suatu sel diekstrapolasikan dan di generalisasikan pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel juga berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular dan juga biologi perkembangan.
Penemuan sel yang menjadi salah satu objek penelitian manusia, pertama kali ditemukan oleh para peneliti ketika menggunakan mikroskop elektron dalam melakukan pengamatan pada beberapa jenis organisme. Penemuan sel juga berdampak baik untuk dunia penelitian karena banyak informasi mengenai sel yang membuat mereka tertarik untuk memahaminya. Sehingga informasi mengenai sel selalu up to date. Untuk mempelajari biologi sel ini, kita membutuhkan alat yang lebih kompleks agar lebih mudah untuk dipahami.
Semua makhluk hidup atau organisme tersusun atas sel atau beberapa sel. Sel (sitologi) berasal dari bahasa Yunani yaitu “ kytos” (wadah). Sitologi adalah salah satu cabang Ilmu Biologi. Sitologi merupakan cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang seluk beluk sel. Sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil pada suatu makhluk hidup.
Sel memiliki semua perangkat dan kemampuan yang diperlukan untuk menjalankan proses hidup seperti bergerak, memperbanyak diri atau bereproduksi, beradaptasi atau merespon terhadap perubahan lingkungan.
Dalam jenjang struktural kehidupan, sel memiliki tempat yang istimewa sebagai tingkat organisasi terendah yang melakukan semua aktifitas yang di butuhkan agar tetap hidup.
Terlebih lagi, semua aktifitas organisme di dasarkan pada aktifitas sel. Misalnya, pembelahan sel untuk membentuk sel- sel baru adalah dasar bagi semua reproduksi dan bagi pertumbuhan serta perbaikan organisme multiseluler. Semua sel memiliki ciri-ciri tertentu yang sama. Misalnya, setiap sel diselubungi oleh membran yang meregulasi lalu lintas materi antar sel dan lingkungannya. Setiap sel juga menggunakan DNA sebagai informasi genetik. Kita dapat membedakan dua
bentuk utama yang terdapat pada sel yang disebut sel prokariot dan sel eukariot. Sel-sel pada dua kelompok mikroorganisme yang disebut bakteri dan arkea adalah termasuk kedalam kelompok sel prokariot. Sedangkan bentuk lain kehidupan termasuk tumbuhan dan hewan, tersusun atas sel eukariot.
a. Sel prokariotik merupakan bentuk kehidupan yang terkecil dan memiliki metabolisme paling bervariasi. Kata prokariotik sendiri berarti “sebelum nukleus” yaitu suatu organisme bersel satu tanpa adanya nukleus. Hal ini berarti bahwa sel prokariotik ini terlebih dahulu ada dibandingkan sel eukariotik. Sel prokariotik memiliki tiga komponen dasar, diantaranya ialah: plasmalemma, ribosom, dan nukleoid. Beberapa sel prokariotik tidak memiliki kapsul yang menyelubungi dinding sel, kecuali prokariot yang dapat berfotosintesis. Sel prokariot juga dapat mengabsorbsi bahan organik untuk pertumbuhannya.
b. Sel eukariot adalah sel yang memiliki inti atau nukleus (karion) yang dikelilingi oleh membran. Sehingga sel eukariotik memiliki dua membran yaitu membran sitoplasma dan membran inti (membran nukleus). Sel eukariotik ini memulai kehidupannya dengan sebuah nukleus yang dikelilingi oleh berbagai macam organel yang memiliki struktur dan fungsi tertentu dan terbungkus dalam sebuah membran sehingga bentuknya kokoh dan tersusun dengan teratur . Sel eukariotik ini merupakan salah satu hasil evolusi secara fisik dan biologis yang terjadi berjuta tahun yang lalu, dimana sel ini terbentuk dari sekelompok organisme anaerobic dan organisme aerobik yang berhubungan secara simbiosis sehingga sel ini dapat hidup bersama dan saling
ketergantungan satu dengan yang lainnya sehingga terbentuklah sel eukariotik.1
Sel memiliki tiga bagian utama, yaitu membran sel, nukleus (inti sel), dan sitoplasma. Dimana organel-organel sel berada didalam sitoplasma.
• Membran sel adalah membran yang membatasi isi sel dari sekelilingnya dan tersusun dari membran dua-lapis yang terdiri dari fosfolipid dan protein (lipoprotein).
• Nukleus (inti sel) berbentuk bulat panjang dan dilindungi oleh membran nukleus dan memiliki susunan yang sama dengan membran sel yaitu berupa (lipoprotein). Didalam nukleus terdapat Nukleolus (anak inti) yang berfungsi mensitesis berbagai macam molekul RNA(ribonucleid acid, asam ribonukleat). Dan Nukleoplasma (cairan inti) yang merupakan zat yang tersusun dari protein. Butiran kromatin yang terdapat pada nukleoplasma, yang tampak jelas pada saat sel tidak membelah. Tetapi pada saat sel membelah, butiran kromatin menebal menjadi struktur seperti benang yang disebut kromosom.
• Sitoplasma adalah cairan matriks atau zat seperti gel yang berada didalam sel tetapi diluar nukleus dan organel-organel sel lainnya. Organel-organel sel tersebar didalam sitoplasma. Sebagian besar organel sel diselubungi oleh lapisan membran dengan struktur yang sama dengan lapisan membran sel. Fungsi spesifik dari sel bergantung pada jumlah dan jenis organel yang
1 Sutiman B. Sumitro dkk, Biologi Sel: Sebuah Perspektif Memahami Sistem Kehidupan, ( Malang: UB Press, 2017) hal: 19-21
dimilikinya. Organel-organel tersebut antara lain ialah:2 1. Retikulum endoplasma (RE halus dan RE kasar) 2. Badan golgi (Aparatus golgi/ kompleks golgi) 3. Ribosom
4. Lisosom
5. Badan mikro (peroksisom dan Glioksisom) 6. Mitokondria
7. Plastida
8. Vakuola (rongga sel) 9. Sentriol
10. Sitoskeleton (mikrofilmen/filamen aktin, Mikrotubul, dan Filamen Intermediat)
11. Dinding sel.3
B. Evolusi Perkembangan Sel
Evolusi adalah suatu perubahan dari generasi ke generasi yang menurunkan sifat yang berbeda dari nenek moyangnya dan berlangsung dalam kurun waktu yang lama. Evolusi merupakan prinsip utama dalam biologi karena dengan evolusilah terbentuk keanekaragman makhluk hidup.Dimulai dengan satu atau beberapa bentuk makhluk yang sederhana secara perlahan-lahan berkembang keberbagai bentuk.
Teori sel antara lain menyatakan bahwa :
a. Sel merupakan unit structural dan fungsional yang paling kecil dari makhluk hidup.
b. Sel merupakan unit hereditas yang paling kecil dari makhluk hidup.
2 Campbell, Reece dan Urry.dkk. Biologi ed.8. jilid 1. (Jakarta: Penerbit Erlangga2010) hlm : 8
3 Eddyman W.Ferial, Biologi Reproduksi,(Makassar : penerbit Erlangga,2013) hlm : 5
Pernyataan pertama mengandung arti bahwa sebuah sel dapat melakukan aktifitas hidup karena dilengkapi dengan
“mesin” atau organel-organel untuk melakukan aktifitas tersebut. Misalnya mitokondria, kloroplas, dan sebagainya.
Dan yang kedua adalah sel sebagai unit hereditas, yang artinya bahwa sel itu mengandung materi genetic (ADN) yang mengendalikan berbagai aktivitas sel yang dalam kenyataanya memang terdapat jenis-jenis organisme yang tubuhnya hanya tersusun dari satu sel (uniseluler). Misalnya paramecium, Euglena, dan masih banyak yang lainnya.
Alberts. (1989) menyatakan bahwa setiap organisme dan semua sel yang membentuknya dipastikan berasal dari atau diturunkan oleh sejenis sel purba melalui evolusi.karena makhluk hidup dapat berupa sebuah sel tunggal, maka dalam pandangan evolusi, Sel yang ada sekarang mestinya juga berkembang dari sel yang lebih sederhana, dan sel yang sederhana tersebut juga merupakan hasil evolusi.4
C. Prokariotik Menjadi Eukariotik
Evolusi merupakan prinsip utama dalam biologi karena dengan evolusilah terbentuk keanekaragman makhluk hidup.
Sel penyusun makhluk hidup dapat dikelompokkan menjadi dua macam yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.
Meskipun strukturnya sangat sederhana tetapi sel prokariotik dapat melakukan metabolisme utama yang berhubungan cara mendapatkan energi seperti glikolisis, respirasi dan fotosintesis. Bahkan bakteri dapat tumbuh hanya dari molekul glukosa yang dapat dimanfaatkan untuk mensintesis semua molekul organik yang dibutuhkan.
4 Sutiman B. Sumitro dkk, Biologi Sel: Sebuah Perspektif Memahami Sistem Kehidupan, ( Malang: UB Press, 2017) hal: 23-25
Dari fenomena tersebut dapat diambil suatu makna evolusi sel sebagai berikut. Di awal kehidupan bumi, ketersediaan molekul untuk metabolisme saangat terbatas.
Hanya sel yang mampu memanfaatkan molekul-molekul sederhanalah yang dapat hidup dan berkembang. Jalur metabolisme tertua yaitu glikolisis yang mampu memecah dan memanfaatkan energi dari glukosa tanpa oksigen (anaerobic). Jalur glikolisis ini sangat cocok dengan keadaan bumi yang saat itu tidak ada oksigen dalam bentuk bebas.
Pada saat itu yang berperan dalam reaksi transfer energi dalam glikolisis yaitu senyawa thioster. Senyawa thioster ini terbentuk karena adanya ikatan antara thiol (mengandung sulfur) dengan asam karboksilat. Keterlibatan sulfur ini memang sangat sesuai dengan kondisi lingkungan saat itu yang kaya sulfur yang merupakan hasil dari letusan gunung berapi yang banyak dijumpai setelah bumi terbentuk.5
Gambar 1.1 Perbandingan struktur sel prokariotik (bakteri) dan sel eukariotik
sumber: id. Wikipedia
1. Sel Prokariotik
Prokariot merupakan organisme tertua yang paling awal menghuni bumi ini.Kemunculan prokariotik merupakan awal
5 Oeke Yunita. Biologi Sel: Pendekatan Aplikatif Untuk Profesi Kesehatan. (Jakarta:
Penerbit Erlangga, 2017) hal: 17-19
dari evolusi Biologi. Pada mulanya organisme ini berkembang dari sel protobiont, yaitu sel purba hasil dari evolusi kimia-fisik. Pada tahun 1920-an A.L.Oparine dari Rusia dan J.B.S.Haldane dari Inggris membuat hipotesis tentang bumi primitif. Atmosfer bumi dan lautan purbakala pada masa itu memang jauh berbeda dari kondisi bumi saat ini. Menurut mereka, pada masa itu banyak terjadi petir dan hujan meteoroid yang memungkinkan terjadinya penggabungan molekul sederhana menjadi molekul yang lebih kompleks. Atmosfer bumi pada saat itu belum memiliki lapisan ozon sehingga radiasi sinar ultraviolet dapat menembus atmosfer bumi primitif sehingga memungkinkan terbentuknya molekul kompleks yang dapat membelah diri dan melakukan metabolisme.
Molekul DNA (asam deoksiribonukleat) dan RNA (asam ribonukleat) merupakan molekul yang dihasilkan secara abiotik. Molekul ini kemudian membentuk koaservat, yaitu tetesan yang stabil dan cenderung bergabung dengan sendirinya. Koaservat ini merupakan kumpulan makromolekul yang dikeliling oleh molekul air, dan dapat menyerap substrat dari lingkungannya dan dapat melepaskan hasil reaksi metabolisme. Koaservat dikenal sebagai “Protobiont” (proto = awal, Bios = kehidupan). Jadi protobiont merupakan kumpulan molekul organik yang memiliki sejumlah ciri biologis, antara lain memliki DNA dan RNA.
Protobiont berkembang mejadi protoplasma kemudian berkembang menjadi sel prokariot awal, Prokariot ini merupakan sel yang mendominasi atmosfer bumi pada masa itu dan dapat hidup diberbagai tempat serta sangat mudah untuk berkembang biak. Prokariot dapat hidup di air panas, air dingin, air asin, basa, didalam tanah, dan pada sel lainnya.
Prokariot berevolusi terus menerus, hingga menimbulkan keanekaragaman metabolisme dan cara makan.
Perubahan secara bertahap menyebabkan atmosfer bumi menjadi kaya akan oksigen. Dan terjadilah “revolusi oksigen”. Atmosfer yang kaya oksigen ini menyebabkan kepunahan prokariot anaerob yang tak dapat beradaptasi dengan lingkungan baru. Namun ada prokariot anaerob lain yang dapat beradaptasi dengan yang dapat bertahan hidup dalam habitat aerob hingga saat ini yaitu anaerob obligat.
Disamping itu muncul sel prokariot yang bersimbiosis dengaan prokariot aerob, lalu terjadilah evolusi antara simbiosis tersebut yang kemudian berkembang menjadi eukariot.
2. Sel Eukariotik
Kemunculan sel eukariot adalah akibat dari revolusi oksigen. Revolusi oksigen di anggap merupakan awal dari perubahan kehidupan di bumi, karna mengakibatkan tiga hal pokok bagi prokariot anaerob yaitu :
• Musnah: karna tidak mampu beradaptasi dengan habitat yang ada.
• Beradaptasi: tetap sebagai prokariot anaerob tetapi hidup di tempat anaerob, seperti di lumpur, tersembunyi di lubang yang dalam dan lain-lain
• Bersimbiosis: dengan prokariot lain dan membantu kehidupan baru sebagai sel eukariot yang kita kenal sebagai protista.
Protista mulai muncul di bumi sekitar dua miliyar tahun yang lalu di buktikan oleh fosil tertua pada lapisan prakabrian. Fosil ini disebut acritarth (bhs.yunani : tak jelas asal usul nya ) semua jenis protista adalah eukariot.
Protista sangat beragam ada yang uniseluler tetapi ada juga
yang multiseluler dalam bentuk koloni. Protista juga mengalami metabolisme, dan sangat beragam karena :
a. sebagian memiliki sifat aerob karena memiliki mitokondria untuk respirasi selulernya.
b. Beberapa protista memiliki mitokondria karena mengandung bakteri untuk melakukan respirasi seluler, protista ini dapat hidup di lingkungan anaerob.
c. Ada protista yang fotoautotrof dengan kloroplas dengan sebagai organel untuk melakukan fotosintesis.
d. Ada juga protista yang heterotrof yaitu protista yang menyerap molekul organic atau menelan partikel makanan yang lebih.
e. Ada protista yang miksotrof (mix : campuran) karena dapat melakukan fotosintesis dan nutrisi heterotrof, misalnya euglena.
Sebagian besar protista dapat bergerak bebas(motil), mempunya flagella (silia) sebagai alat gerak.
Reproduksi dan siklus hidup protista sangat bervariasi yaitu secara :
• Aseksual: Yaitu membelah diri, mengalami pembelahan secara mitosis
• Seksual: Yaitu penyatuan antara dua gamet
• Syngami: Yaitu pertukaran gen-gen antara dua individu lalu berpisah dan kemudian meneruskan pembiakan aseksual.
Protista ditemukan diberbagai tempat yaitu tempat yang berair,tanah yang basah,sampah,dedaunan, dan tempat yang lembab. Protista juga merupakan organisme penyusun plankton, antara lain sebagai fitoplankton yang merupakan komponen dasar perairan. Beberapa jenis protista hidup sebagai simbion bersama inangnya, baik dalam bentuk
hubungan muatualistik hingga hubungan parasitik. Protista atau eukariot berbeda dengan prokariot karena protista memiliki inti sel (nuklues) yang terbungkus membran, mitokondria, Kloroplas, Sistem endomembrann, dan sitoskeleton. Bukti- bukti yang mendukung evolusi prokariot menjadi eukariot adalah bahwa kloroplas dan mitokondria diduga merupakan evolusi dari bakteri prokariot yang bergabung secara endosimbiotik. Dengan ini diperkuat karena baik mitokondria maupun kloroplas memiliki genom yang terdiri atas molekul DNA sirkuler, RNA, dan ribosom.
Ribosom kloroplas mirip dengan ribosom prokariot, begitu pula ribosom mitokondria juga mirip dengan prokariot.6 D. Teori Perkembangan Sel
Sejak sel ditemukan pertama kali oleh Robert Hooke yaitu seorang ilmuwan fisika dan kimia berkebangsaan Inggris. Sel terus mengalami perkembangan yang begitu pesat. Namun, sejarah penelitian sel sebenarnya telah dimulai jauh sebelum Robert Hooke mengenal istilah sel.
Sebagaimana yang kita ketahui bahwa orang yang pertama kali melakukan pengamatan dan menggambarkan sel adalah Robert Hooke yang merupakan seorang ilmuwan dari Inggris. Hooke menggunakan mikroskop cahaya untuk melihat irisan tipis gabus yang diperoleh dari tanaman.
Tampak di bawah mikroskop bahwa gabus tersebut terdiri dari kotak kecil yang akhirnya diberi nama dengan sebutan
“sel”. Namun, sel tanaman pada irisan gabus yang diamati oleh Hooke adalah sel mati (Gambar 3.1). Pada tahun 1665, Hooke mempublikasikan gambar temuannya pada bukunya yang berjudul Micrographia.
6 Sutiman B. Sumitro dkk, Biologi Sel: Sebuah Perspektif Memahami Sistem Kehidupan, ( Malang: UB Press, 2017) hal: 26-28
Gambar 1.2 Sel mati yang diamati oleh Robert Hooke Sumber :id. Wikipedia. com
Pada tahun 1674, Antonie Van Leeuwenhoek yang merupakan seorang pembuat lensa dari Jerman adalah orang yang pertama kali mengamati dan menggambarkan sel hidup.
Leeuwenhoek mengamati organisme uniseluler mikroskopis pada setetes air danau. Organisme tersebut tidak dapat diamati tanpa menggunakan mikroskop.
Gambar 1.3 Mikroskop sederhana yang digunakan oleh Antonie Van Leeuwenhoek
Sumber : pintar biologi.com
Pada tahun 1800, penemuan mikroskop telah berkembang dengan baik. Mikroskop memungkinkan para ilmuwan mengamati sel tanaman dan sel hewan semakin detail. Para ilmuwan kemudian mengembangkan beberapa
pemikiran atau teori tentang sel. Mathias Schleiden, seorang Botanikus dari Jerman pada tahun 1838 menyatakan bahwa semua tanaman terdiri dari sel. Kemudian, pada tahun 1839 Theodore Schwan yang merupakan ilmuwan yang juga berasal dari Jerman mempublikasikan bahwa sel merupakan struktur dasar dari hewan. Pada tahun 1855, Rudolf Virchow yang merupakan seorang doctor dari Jerman menyatakan bahwa sel itu terbentuk dari sel-sel yang sudah ada. Dengan kata lain bahwa sel itu membelah untuk menghasilkan sel yang baru. Pada pertengahan 1800-an, pernyataan-pernyataan tersebut disatukan menjadi teori sel.
Teori tersebut didukung dengan pengamatan dan data yang berulang-ulang.
Teori sel menyatakan bahwa:
1. Semua kehidupan terdiri dari satu atau lebih sel.
2. Sel merupakan struktur dasar kehidupan, sel melakukan semua proses kehidupan.
3. Sel berasal dari sel hidup yang lain.
Dulu orang percaya bahwa kehidupan berasal dari benda tidak hidup (abiogenesis spontanae). Kepercayaan itu bertahan hampir lebih dari 2000 tahun dalam catatan sejarah manusia. Kepercayaan ini hilang setelah diketahui bahwa konsep abiogenesis tersebut dapat terjadi karena ketidak cermatan pengamatan empiris. Bukti mengenai hal ini diperoleh dari percobaan yang dilakukan oleh Fransisco Redi (1626-1698), seorang ilmuwan Italia. Redi melakukan eksperimen dengan tiga set bejana yang berisi daging hewan.
Bejana pertama ditutup rapat dengan kertas, bejana yang kedua ditutup dengan kain kasa dan bejana ketiga dibiarkan terbuka. Beberapa hari kemudian tampak bahwa hanya dalam bejana terbuka yang terdapat belatung. Redi akhirnya
menyimpulkan bahwa terdapatnya belatung di dalam daging karena ada lalat yang meletakkan telurnya disana, bukan karena proses abiogenesis.
Namun saat ini orang menjadi ragu-ragu lagi terutama apabila dikaitkan dengan pertanyaan tentang kehidupan pertama di bumi ini. Bila kita menelusuri kembali keadaan di bumi milyaran tahun yang lalu, tampaknya kita akan kesulitan untuk mempercayai teori biogenesis. Ketika itu data geologis menunjukkan belum ada kehidupan. Bahkan empat setengah sampai lima milyar tahun yang lalu bumi masih berupa gas pijar yang terdiri atas hidrogen bebas dari unsur-unsur lain yang memungkinkan untuk dipakai sebagai tempat hidup.7
E. Ilmuwan-Ilmuwan dalam Bidang Biologi
Dalam sejarah kita mempelajari ilmu biologi, kita hanya mengenal ilmuwan yang berasal dari barat saja. Padahal jika kita pelajari dan kita telusuri sejarah- sejarah penemuan penting dalam biologi, kita akan mengetahui dan terkejut bahwasanya ternyata Ilmuwanlah yang banyak berperan dalam perkembangan ilmu biologi dan ilmu-ilmu pengetahuan Modern lainnya. Karena dari cikal bakal pemikiran-pemikiran Ilmuwan-ilmuwan muslim inilah yang kemudian di kembangkan oleh ilmuwan-ilmuwan barat yang kemudian lebih kita kenal sampai sekarang di bandingkan dengan ilmuwan-ilmuwan.
Dalam perkembangan ilmu biologi sel atau tentang evolusi perkembangan makhluk hidup. Ilmuwan muslimlah yang terlebih dahulu mencetuskan teori-teori embrionik yang disebut dengan konsep Evolusi Organik sebelum
7 Sutiman B. Sumitro dkk, Biologi Sel: Sebuah Perspektif Memahami Sistem Kehidupan, ( Malang: UB Press, 2017)
Charles Darwin mencetuskan teori Evolusi hasil dari pemikirannya.
Teori sel pertama kali diterbitkan oleh T.Schwan dan M.
Schleiden (1839). Matthias Mereka berpendapat bahwa setiap makhluk hidup tersusun oleh sel. Dengan kata lain, sel itu merupakan satuan (unit) struktural dari makhluk hidup.
Teori sel ini kemudian direvisi kembali oleh ilmuan-ilmuan yang lainnya hingga menjadi dasar Biologi yang lebih modern atau dikenal dengan Teori Sel Modern. Diantaranya :
1. Setiap organisme hidup terdiri atas satu atau lebih sel.
2. Sel merupakan kesatuan structural,fungsional, herediteer terkecil sebagai bagian organisme multisel.
3. Semua sel hidup berasal dari sel dan berkembang biak melalui pembelahan sel yang berasal dari pembelahan sel lain yang sebelumnya hidup.
4. Sel merupakan unit aktifitas biologi yang dibatasi oleh membran semipermiabel , yang dapat melakukan reproduksi sendiri pada medium diluar makhluk hidup.
5. Sel mengandung materi yang diwariskan kepada keturunannya selama pembelahan.
Teori yang telah diterbitkan oleh para ilmuan-ilmuan tersebut yang berkenaan tentang keberadaan sel, sudah banyak ditemukan pada semua organisme makhluk hidup.
Baik pada manusia, hewan dan tumbuhan, maupun pada mikroba lainnya yang terdiri dari sejumlah sel dengan sekresinya. Dimana sebenarnya sel-sel ini berasal dari sel-sel sebelumnya yang hidup. Setiap sel memiliki fungsi dan kehidupannya sendiri yang tergabung dalam organisme multisel. Perkembangan teori sel ini membutuhkan waktu yang cukup lama. Yaitu sampai berabad-abad lamanya untuk
dapat menyimpulkan sebuah konsep dalam bentuk teori yang dapat diterima oleh semua orang. Khususnya orang- orang yang berada dalam lingkup Biologi. Oleh karena itu perkembangan mengenai teori sel ini dapat terus berkembang hingga dimasa selanjutnya. Bahkan sampai ditemukannya alat-alat canggih lainnya yang dapat mempermudah pengamatan pada bagian-bagian sel tersebut.12
Berikut merupakan ilmuwan- ilmuwan terdahulu yang berperan dalam perkembangan ilmu biologi:
1. Ad-Damiri
Gambar 1.4 ilmuwan muslim di bidang biologi Ad-Damiri Sumber : belajarislam-123.blogspot.com
Ad-Damiri merupakan ulama sekaligus ilmuwan. Ad- Damiri dikenal sebagai dokter Hewan atau ahli zoology. Salah satu karya Ad- Damiri yang begitu monumental yang membuat namanya menjulang di “langit peradaban” adalah karyanya yang berjudul ensiklopedi “ Hayat al-hayawan al- Kubra “ . dalam karya nya ini, ad-damiri menjelaskan tentang susunan taksonomi biologi. Ia juga mencantumkan ciri-ciri hewan dengan menyusunnya dalam urutan abjad dan sekaligus membahas nilai tiap bagian tubuhnya bagi
kesehatan dan pengobatan. Dengan karya inilah ia dikenal baik di Barat dan di Timur. Buku tersebut ditulisnya sebagai pernyataan kata pengantar untuk mengoreksi sangkaan- sangkaan keliru tentang dunia hewan.8
2. Al-Jahiz
Al- Jahiz bernama lengkap Abu Uthman Amir bin Bahr (Ibnu Mahbub) Al- Fuqayun Al-Basri Al-Jahiz lahir di Basra Irak sekitar 159-60/776 H. Al-Jahiz adalah penulis prosa dan sastra yang sangat terkenal dalam sejarah sastra Arab. Selain itu, Al-Jahiz juga dikenal sebagai ahli zoology dan kedokteran hewan.
Al-Jahiz berhasil menciptakan teori-teori embrionik sehingga ia dinilai sebagai salah seorang pencetus konsep evolusi organik sebelum Charles Darwin mencetuskan teori Evolusinya.
Di antara karya monumentalnya yang masuk ke dalam kategori pertama, adalah buku unggulanya yang berjudul
“Kitab Al-Hayawan” ( Book of Animals, atau lebih tepat lagi menurut Alexandre Papadopoulu dalam “Islam and Muslim Art”, Books of Animated Beings” yang merujuk kepada
“Historia Animalium” oleh Aristoteles terjemahan Ibnu Al- Batriq). Buku ini di nilai sebagai kajian Zoologis pertama yang komprehensif tentang hewan yang di tulis dalam bahasa Arab. Buku ini berisi ikhtisar zoologi dan kedokteran hewan, penjabaran jenis hewan, sifat dan perilaku hewan, penyakit serta cara pemeliharaanya, yang sampai sekarang ini masih di pergunakan di Iraq dan Negara-negara sekitarnya. Di dalam kitab Al- Hayawan inilah akan dijumpai teori-teori embrionik tentang evolusi species, pengaruh iklim dan
8 M. Natsir Arsyad, Ilmuwan Muslim Sepanjang Sejarah, cet: IV, ( Bandung : Mizan, 1995),
psikologi kehewanan yang belum lagi dikembangkan hingga memasuki abad ke-19. Di literatur ini (terdiri atas 7 volume, edisi A. Harun, Kairo, 1996) Al-Jahiz memamerkan kecanggihannya yang mengundang pesona dalam memahami proses-proses reproduksi biologis yang amat mendasar, sehingga temuan-temuannya menurut pakar biologi M.A Anees, dapat disamakan dengan dasar-dasar paradigma
“seleksi seksual” dalam teori Evolusi nya “ Charles Drawin”.
Di contohkannya, salah satu unsur reproduksi seksual yang dapat di pisahkan Al-Jahiz adalah perbedaan nyata antara “ kreasi (penciptaan) dan rekreasi bahwa perilaku seksual manusia yang aksiomatis (dalam arti manusia dalam aktifitas seksualnya secara sadar mampu membedakan dan memilih apakah sekedar hanya buat “rekreasi” atau untuk “Kreasi”
ataukah sekaligus keduanya), membedakannya dengan perilaku seksual hewan.
Al-Jahiz menulis: “Di antara hewan-hewan yang kawin, hanya manusialah yang mempraktikkan senggama terputus (Azl, Coitus Interruptus: dikenal pula sebagai Onanisme Conjugal, yakni suatu metode pencegahan kehamilan dengan cara menarik penis dari vagina sebelum terjadi ejakulasi.
Maksudnya agar sperma tidak masuk dalam rahim) jika ia tidak menginginkan seorang anak. Seekor keledai tidak mengawini betinanya karena ia mengharapkan keturunan dan ia pun tidak menghindari anak-anak dengan mempraktikkan senggama terputus sebagaimana yang dilakukan oleh manusia. Satu-satunya keinginannya adalah memuaskan hasrat seksualnya. Tak pernah terpikirkan olehnya sesuatu dapat tercipta dari air maninya. (“Islam dan Masa Depan Biologis Ummat Manusia”, Mizan, 1993)9.
9 M. Ishom El- Saha dkk. Profil ilmuwan Muslim Perintis Ilmu Pengetahuan Modern. ( Jakarta: penerbit CV Fauzan Inti Kreasi. 2004). Hlm: 86-96
Gambar 1.5 Al-jahiz Sumber: https://saifulislam.com/
Sel sebagai unit terkecil dari makhluk hidup pada mulanya ditemukan oleh seorang ahli Yunani yang bernama Aristoteles. Namun, pada saat itu ia belum bisa mengidentifikasi seperti apa bentuk sel itu. Setelah ditemukannya mikroskop barulah ilmu mengenai sel ini berkembang. Penemuan mikroskop diawali oleh Ecluid (590 SM) yang menemukan adanya sifat reflektif pada permukaan cembung. Penemuan Ecluid ini dibuktikan oleh Ptolomeus yang mencoba melakukan perbesaran benda pada permukaan yang cembung. Setelah itu, desain mikroskop dimulai oleh Jans dan Z. Jansen (1590) dengan memadukan dua lensa konveks pada suatu tabung sebagai alat pembesar.
Setelah itu, mikroskop dikembangkan oleh Leeuwenhoek yang berhasil menyusun model mikroskop dengan focus pendek dan berhasil menemukan beberapa makhluk hidup.
Misalnya protozoa, bakterizoa dan lainnya. Berikut merupakan Ilmuwan-ilmuwan yang berperan dalam perkembangan biologi sel antara lain:
3. Robert Hooke
Robert Hooke merupakan seorang Ilmuwan Penemu Sel pertama kali. Hooke mengamati sel dengan menggunakan mikroskop. Dia lahir di Freshwater, Isle of Wight, Inggris pada tanggal 18 Juli 1635. Hooke merupakan putra dari seorang pendeta.
Gambar 1.1 Robert Hooke
Sumber:https://www.penemu.co/penemu-sel-robert-hooke/
Pada tahun 1665, Robert Hooke mengamati sayatan gabus dari batang Quercus suber atau menurut kebanyakan sumber di sebut dengan tanaman gabus dengan menggunakan mikroskop. Ia menemukan adanya ruang- ruang kosong yang dibatasi dinding tebal. Dalam pengamatannya, Robert Hooke menyebut ruang ruang kosong tersebut dengan istilah “cellulae” yang artinya sel.
Sel yang ditemukan Robert Hooke merupakan sel-sel gabus yang telah mati. Pada tahun 1665 juga Hooke menerbitkan sebuah buku yang berjudul Micrographia, yaitu sebuah buku yang menggambarkan pengamatan mikroskopis dan teleskopik, dan beberapa karya asli dalam biologi.
4. Antonie Van Leeuwenhoek
Gambar 1.2 Antonie Van Leeuwenhoek
Sumber: https://www.sapaviva.com/antonie-van-leeuwenhoek/
Antonie adalah orang yang pertama dalam mengamati mikroorganisme bersel tunggal (uniseluler), seperti Bacteria dan Protozoa. Dia adalah seorang yang berkebangsaan Belanda, penemuan yang telah dilakukannnya ialah memodifikasi mikroskop hingga pembesaran 275 kali. Selain itu, Antonie juga berhasil membuat mikroskop berlensa satu yang kemudian digunakannya untuk meneliti air rendaman jerami. Dalam rendaman jerami tersebut, Antonie menemukan benda yang bergerak di dalam air. Mikroorganisme ini kemudian dinamai Bacteria. Dengan temuannya, maka Antonie berhasil menjadi orang pertama yang meneliti sel hidup.
Pengamatannya terhadap bakteri (yang ia sebut animacules) membuatnya menjadi orang pertama yang diketahui pernah melihat mikroorganisme ini. Akibatnya, ia diberi gelar dalam menemukan "mikrobiologis pertama"
dan disebut sebagai "bapak mikrobiologi". Mikroskop Van Leeuwenhoek adalah rudimenter: Kekuatan perbesaran mikroskop ini diperkirakan antara 200x dan 300x. Meskipun demikian, mikroskop ini cukup kuat untuk memberinya akses visual ke dunia mikroba yang sampai sekarang tidak
diketahui. Sel-sel lain yang ia pelajari berkisar dari spermatozoa uniseluler sederhana hingga otot multiseluler kompleks, jamur, serangga, dan antropoda. Antonie dengan cermat mendokumentasikan temuannya. Hasil penelitiannya banyak yang kemudian dia bagikan dalam bentuk surat kepada London Royal Society.
5. Jean Baptiste De Lamarck
Lamarck adalah seorang Biologiwan asal prancis.
Lamarck lahir di Bazentin, Picardie, 1 agustus 1744 dan meninggal di Paris 18 Desember 1829 pada usia 85 tahun.
Dia dikenal karena pendapatnya dalam teori tentang evolusi kehidupan. Lamarck menyatakan bahwa seluruh organisme hidup harus memiliki jaringan selular.
Gambar 1.3 Lamarck
Sumber: https://id.wikipedia.org/wiki/Jean-Baptiste_de_Lamarck
Dalam bukunya yang berjudul “Philosophic” Jean- Baptiste de Lamarck, ahli biologi berkebangsaan Perancis ini menyebutkan beberapa gagasan terkait dengan teori evolusi, antara lain:
• Lingkungan mempunyai pengaruh pada ciri dan sifat yang dihasilkan melalui adaptasi lingkungan.
• Ciri dan sifat yang terbentuk akan diwariskan kepada keturunan.
• Organ yang sering digunakan akan berkembang dan membesar, sementara organ yang jarang digunakan akan mengalami penyusutan, atau bahkan menghilang.
Lamarck memberikan contoh pada spesies jerapah.
Lamarck berpendapat bahwa panjang leher jerapah yang kita lihat saat ini merupakan akibat dari adanya evolusi.
Menurut Lamarck pada masa lalu, jerapah hanya ada satu jenis, yaitu jerapah dengan leher pendek. Dan karena makanan jerapah ini ada di pucuk daun yang tinggi, mau tidak mau, jerapah harus berusaha untuk menggapai dedaunan tersebut. Jerapah pun menguatkan otot lehernya dan menggunakannya secara maksimal sehingga lehernya dapat menjadi panjang. Sifat jerapah berleher panjang ini pun diwariskan kepada keturunanya sehingga semua jerapah yang kita lihat saat ini berleher panjang. Menariknya, gagasan yang dikeluarkan oleh teori evolusi Lamarck ini menghasilkan 2 fakta penting:
• Adanya penemuan fosil yang memperlihatkan bahwa makhluk hidup zaman dulu berbeda dengan makhluk hidup masa sekarang.
• Teorinya menjelaskan mengapa setiap makhluk hidup memiliki adaptasi yang baik terhadap lingkungan.
Gagasan Lamarck ini memperlihatkan bahwa tiap makhluk hidup punya cara adaptasi sesuai dengan cara hidupnya masing-masing. Itulah mengapa singa punya cakar yang kuat untuk mencengkram mangsa. Mengapa gajah punya belalai panjang untuk mengumpulkan makanan.
Itulah mengapa, rusa punya otot kaki yang kuat, demi bisa kabur dari kejaran predator.
Dalam kariernya ia telah menulis buku di bidang yang cukup luas, mulai dari zoologi, botani, meteorologi, dan kimia. Namun sebetulnya minat utamanya adalah hubungan antara makhluk hidup dan lingkungannya (ekologi). Ia memberi dasar klasifikasi baru bagi hewan, dengan pertama- tama memisahkan dalam dua kelompok besar. Seperti hewan bertulang belakang (Vertebrata) dan tak bertulang belakang (Avertebrata). Hal ini dikemukakannya dalam buku karangannya "Filsafat Zoologi" (1809).10
6. Robert Brown
Gambar 1.4 Robert Brown Sumber: https://www.imdb.com/
Robert Brown (1773-1858) adalah seorang ilmuwan Botanis asal Skotlandia. Robert Brown memberikan sumbangan penting terhadap botani melalui penemuan inti sel dan aliran sitoplasma. Teori sel Robert Brown menjelaskan bahwa dalam penelitiannya ia menemukan inti sel, dan menyatakan bahwa inti sel (nukleus) merupakan bahan yang terpenting dalam suatu sel. Pada
10 Starr, Ralp Taggart, Christine evers, dkk. Kesatuan dan keragaman makhluk hidup.
Ed.12 buku 2. (Jakarta : Penerbit Salemba Teknika. 2013).
tahun 1831, Brown mengamati struktur sel pada jaringan tanaman anggrek dan melihat benda kecil yang terapung- apung dalam sel yang kemudian diberi nama inti sel atau nukleus. Berdasarkan analisanya diketahui bahwa inti sel selalu terdapat dalam sel hidup dan kehadiran inti sel itu sangat penting, yaitu untuk mengatur segala proses yang terjadi di dalam.
7. Rene Dutrochet
Gambar 1.5 Rene Dutrochet Sumber: https://www.imdb.com/
Rene Joachim Henri Dutrochet (November 14, 1776 - 4 Februari 1847) adalah seorang dokter ahli botani Perancis dan fisiologi. Dutrochet lahir di Poitou. Pada 1799 ia memasuki laut militer di Rochefort, tapi segera meninggalkannya untuk bergabung dengan tentara Vendean.
Pada tahun 1802 Dutrochet mulai studi kedokteran di Paris.
Dan kemudian ditunjuk sebagai dokter kepala rumah sakit di Burgos. Henri Dutrochet membuat hubungan antara sel-sel tumbuhan dan sel hewan eksplisit, dan dia mengusulkan bahwa sel bukan hanya unit struktural tetapi juga fisiologis. Henri Dutrochet juga mengemukakan seluruh jaringan organik adalah sebagai sel bulat kecil yang
disatukan oleh kekuatan adesif sederhana. Dengan demikian, jaringan adalah kumpulan sel yang mengalami modifikasi.
8. Rudolf Virchow
Gambar 1. 6 Rudolf Virchow Sumber: https://www.berbagaireviews.com
Rudolf Virchow adalah seorang dokter, patologis , sejarawan, ahli biologi, dan politikus asal Jerman. Virchow mempelajari ilmu kedokteran di Berlin pada akademi militer Prussia. Ia lulus pada 1843 dan menjadi profesor pada 1847. Virchow adalah orang pertama yang mengenal istilah leukemia dan amat dikenal dengan hukumnya yaitu:
“Omnis cellula ex cellula” ("setiap sel berasal dari sel lainnya") yang ia kemukakan pada tahun 1855. Hukum ini berdasarkan penemuannya, bahwa bukan seluruh organisme melainkan kelompok sel tertentu yang dalam keadaan tak sehat.
Selain itu Rudolf Virchow mengemukakan sel sebagai unit pertumbuhan terkecil makhluk hidup. Sel sebagai penyusun terkecil makhluk hidup selain menjalankan suatu fungsi kehidupan juga mengalami pertumbuhan. Sel dapat
mengalami perpanjangan ukuran maupun perbesaran volume sel.
9. Matthias Schleiden (1804-1881).
Gambar 1.7 Matthias Schleiden Sumber : https://www.berbagaireviews.com/
Schleiden (5 April 1804 - 23 Juni 1881) adalah seorang ahli botani Jerman dan pendiri teori sel, bersama dengan Theodor Schwann dan Rudolf Virchow. Schleiden lahir di Hamburg dan di didik di Heideberi sebagai botani. Schleiden mengadakan penelitian terhadap tumbuhan. Setelah mengamati tubuh tumbuhan, ia menemukan bahwa banyak sel yang tumbuh pada tumbuhan. Akhirnya Matthias Schleiden menyimpulkan bahwa satuan terkecil dari tumbuhan adalah sel. Selain itu dia juga berpendapat bahwa nukleus dan perkembangan sel sangat erat hubungannya. Berdasarkan hasil penelitiannya. Schleiden menyimpulkan bahwa masing-masing sel tanaman mengarah ke suatu kehidupan ganda. Satu tergantung pada kehidupannya sendiri dan yang lain sebagai bagian integral tanaman.11
11 Koes Irianto, Anatomi dan Fisiologi. (Bandung : Penerbit Alfabeta. 2012) hal: 45-49
10. Theodore Schwan
Gambar 1.8 Theodore Schwan Sumber: https://www.imdb.com/
Schwann adalah seorang ahli fisiologi dan ahli zoologi Jerman. Banyak kontribusi untuk biologi yang mencakup pengembangan teori sel. Penemuan sel Schwann adalah dalam sistem saraf perifer, penemuan dan studi pepsin, penemuan sifat organik ragi, dan penemuan metabolisme panjang. Schwann melakukan penelitian terhadap hewan.
Ternyata dalam pengamatannya tersebut ia melihat bahwa tubuh hewan juga tersusun dari banyak sel. Selanjutnya T.
Schwan menyimpulkan bahwa satuan terkecil dari tubuh hewan adalah sel. Dari penelitian tersebut dia menyimpulkan bahwa sel merupakan unit terkecil penyusun makhluk hidup.
Teori Schleiden dan Schwan menyatakan bahwa sel merupakan kesatuan struktural. Schleiden dan Schwan adalah tokoh ilmuan yang telah berjasa dalam dunia mikrobiologi. Dengan teori sel merupakan suatu kesatuan struktural (berdasarkan bentuk). Scheilden mengamati sel pada tumbuhan dan Schwann mengamati sel pada hewan.
11. Johanes Purkinje
Gambar 1.9 Johanes Purkinje
Sumber : https://myzamm.wordpress.com/tag/johannes-purkinje/
Johanes Purkinje (1787-1869) adalah seorang ahli anatomi dan ahli faal (fisiologi) berkebangsaan Ceko. Johanes dilahirkan di Libochovice, Bohemia. Penemuannya yang sangat terkenal adalah sel Purkinje, yaitu sebuah sel saraf besar yang memiliki banyak cabang dendrit. Sel ini dapat ditemukan di otak kecil. Selain itu Purkinje adalah orang pertama yang mengajukan istilah protoplasma untuk menamai bahan embrional sel telur. Protoplasma merupakan bahan embrional dari sel yang berupa gelatin yang dia namakan dengan sarcod. Menurut Johannes Purkinje, protoplasma dibagi menjadi dua bagian yaitu sitoplasma dan nukleoplasma.
12. J. Gregor Mendel
Gambar 1.10 Gregor Mendel
Sumber :https://www.britannica.com/biography/Gregor-Mendel
Pada tahun 1856 Gregor Mendel mulai melakukan serangkaian percobaan di bidang pembiakan tanaman.
Hingga pada 1865 ia menemukan hukum hereditas (keturunan) dan menerbitkannya dalam sebuah makalah untuk dipresentasikan di depan Brunn Natural History Society. Pada 1866, hasil penemuannya dipublikasikan di Transaction, dengan judul “Eksperimen dengan Tumbuhan Hybrid”. Walaupun jurnal tersebut bukanlah yang prestisius, namun banyak tersimpan di perpustakaan-perpustakaan besar di Austria.
Terdapat beberapa fakta dari hasil penemuan Gregor Mendel mengenai hereditas atau keturunan ini, Gregor Mendel menyatakan bahwa “semua makhluk hidup memiliki gen yang merupakan unit dasar dari makhluk hidup untuk mewarisi karakteristik dari orangtua kepada anak”. Gregor Mendel mengatakan jika ada dua gen yang berbeda diwariskan untuk suatu ciri atau sifat kepada keturunannya maka biasanya efek dari gen yang dominan
akan muncul pada individu itu. Namun gen yang kurang dominan tidak akan hilang begitu saja, tetapi akan diturunkan pada generasi selanjutnya atau pada individu lain. Gregor Mendel ketika melakukan percobaan menyadari bahwa setiap sel reproduktif hanya mengandung satu gen dari setiap pasangan, yang dalam hal ini merujuk pada sel telur dan sperma manusia. Gregor Mendel bahkan menyebut bahwa kemungkinan sebuah gen dari setiap pasang untuk menghasilkan keturunan hanyalah bersifat kebetulan belaka, karena setiap sel reproduktif memiliki peluang yang sama dengan kualitas yang hampir sama.
Hukum Mendel, walaupun telah sedikit dimodifikasi oleh ilmuwan lain, tetap menjadi dasar penting bagi sains modern.
Utamanya bagi ilmu genetika.12
12 Starr, Ralp taggart. Christine evers. dkk. kesatuan dan keragaman makhluk hidup. ed:12. Buku 1. (Jakarta:Penerbit Salembatika.2012) hlm :61
KESIMPULAN
Biologi adalah ilmu tentang hidup dan kehidupan organisme dari masa lampau sampai masa yang akan datang, baik dalam hal struktur, fungsi, taksonomi, pertumbuhan maupun perkembangannya. Ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk sel disebut dengan ilmu sitologi. Sel merupakan unit dasar kehidupan makhluk hidup yang susunannya secara struktural dan fungsional sangat berpengaruh terhadap kepribadian dan tingkah laku dari masing-masing makhluk hidup. Seluruh makhluk hidup itu tersusun atas sel yang saling berinteraksi satu dengan yang lainnya. Sel memiliki sifat yang fundamental (mendasar) dalam ilmu biologi. Semua organisme kehidupan tersusun atas sel tunggal. Makhluk bersel tunggal ini hanya mampu dilihat oleh alat khusus yang disebut mikroskop.
Evolusi adalah suatu perubahan dari generasi ke generasi yang menurunkan sifat yang berbeda dari nenek moyangnya dan berlangsung dalam kurun waktu yang lama. Evolusi sel memiliki dua proses yang sangat penting dalam perkembangannya, diantaranya melalui peristiwa variasi acak untuk mencari informasi genetic yang terjadi pada individu dan keturunannya melalui seleksi. Teori evolusi sel dimulai dengan asal mula sel dibumi.
Teori sel pertama kali diterbitkan oleh T.Schwan dan M. Schleiden (1839). Matthias Schleiden adalah seorang ahli anatomi tumbuhan, dan Theodore Schwann yang merupakan ahli anatomi hewan. Mereka berpendapat bahwa setiap makhluk hidup tersusun oleh sel. Dengan kata lain, sel itu merupakan satuan (unit) struktural dari makhluk hidup. Teori sel ini kemudian direvisi kembali oleh ilmuan-ilmuan yang lainnya hingga menjadi dasar Biologi
yang lebih Modern. Teori ini dikatakan sebagai interpretasi dari Radikal tentang alam, yang menjadi dasar dalam kesatuan hidup dari suatu makhluk hidup.
PERTANYAAN
1. Apa saja yang di pelajari dalam biologi sel?
2. Jelaskan yang dimaksud dengan Generatio spontanae?
3. Jelaskan yang dimaksud dengan evolusi dan proses penting dalam evolusi?
4. Apakah penyebab terjadinya revolusi oksigen?
5. Jelaskan yang dimaksud dengan “ sel merupakan kesatuan herediter terkecil”?
6. Jelaskan yang dimaksud dengan teori yang dinyatakan oleh Rudolf Virchow
7. yaitu “omne cellula e cellula”?
8. Jelaskan yang dimaksud dengan endosimbiotik pada evolusi eukariotik?
9. Sebutkan gagasan-gagasan teori evolusi yang dikemukakan oleh de Lamarck?
10. Jelaskan proses terjadinya evolusi eukariotik?
11. Jelaskan bagaimana Robert Hooke menemukan sel mati?
GLOSARIUM
Aerob : Organisme yang melakukan
metabolisme dimana sel-sel menghasilkan energi kimia tanpa menggunakan oksigen.
Abiogenesis : Teori yang mengatakan bahwa asal- usul kehidupan berasal dari benda tak hidup.
Anaerob : Proses metabolisme dimana sel-sel menghasilkan energi kimia tanpa menggunakan oksigen
Anatomi : Cabang ilmu biologi yang mempelajari struktur tubuh.
Antroforensik : Kecenderungan untuk memandang alam sebagai suatu sumber yang bisa di manfaatkan (Expendable) untuk kepentingan manusia.
Avetebrata : Hewan yang tidak bertulang belakang.
Biokimia : Ilmu yang mempelajari struktur dan fungsi komponen seluler.
DNA : Suatu asam nukleat yang menyimpan segala informasi biologis yang unik dari setiap makhluk hidup.
Endosimbiotik : Teori yang menyatakan bahwa sel eukkariot berasal dari organisme prokariot
Evolusi : Suatu perubahan dari generasi ke generasi yang menurunkan sifat yang berbeda dari nenek moyangnya dan berlangsung dalam kurun waktu yang lama
Euglena : Genus dari organisme bersel tunggal
pada ordo protozoa
Eukariot : Sel yang memiliki membrane inti.
Fotoautotrof : Organisme yang dapat menggunakan sumber energi cahaya untuk kemudian mengubah bahan anorganik menjadi bahan organik
Genetika : Cabang biologi yang mempelajari pewarisan sifat pada organisme maupun sub organisme.
Heterotrof : Organisme yang membutuhkan senyawa organik di mana karbon diekstrak untuk pertumbuhannya.
Koaservat : Agregat makromolekul yang sangat hidrofobik.
Microbiologi : Cabang ilmu biologi yang mempelajari mikroorganosme
Molekuler : Salah satu cabang biologi yang merujuk pada pengkajian mengenai pada skala molekul.
Multiseluler : Organisme yang terdiri lebih dari satu sel.
Nukleus : Inti sel yang merupakan organel yang ditemukan pada sel eukariotik.
Nukleoplasma : Cairan inti.
Paramecium : Salah satu protista mirip hewan.
Plasmalemma : Nama lain untuk membran sel.
Prokariot : Sel yang mebran intinya tidak terdapat pada membran nukleus.
Reduksionistik : Suatu kebiasaan untuk memandang sebua selh bagian utuh dari sebuah objek dengan meneliti bagian- bagiannya.
RNA : Ribonucleid acid atau asam ribonukleat adalah molekul polimer yang terlibat dalam berbagai peran biologis dalam mengkode, dekode, regulasi, dan ekspresi gen
Sarcod : Protoplasma yang bahan embrional sel nya berupa gelatin
Semipermiabel : Membran semipermeabel merupakan tipe membran sel yang hanya dapat melewatkan zat cair atau zat pelarut saja.
Simbiosis : Semua jenis interaksi biologis jangka panjang dan dekat antara dua organisme biologis yang berbeda.
Sitologi : Cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang seluk beluk sel
Stafilokokus : Makhluk bersel tunggal yang hanya mampu dilihat oleh alat khusus yang disebut mikroskop.
Uniseluler : Organisme bersel satu.
BAB II
CARA MEMPELAJARI ILMU SEL
Biologi sel merupakan salah satu cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang sel. Dalam hal ini, sel yang diamati bukan hanya bagian morfologi saja melainkan dari aspek boikimianya, genetiknya, hubungan dengan struktur dan fungsi, mekanisme pembentukan berbagai ultrastruktur seluler, hubungan dengan system antar sel, mekanisme pengaturan pertumbuhan dan perkembangan, dan lain sebagainya.13
A. Skala Ukuran dalam Sel pada Organisme
Secara umum, dapat disimpulkan bahwa organisme makhluk hidup yang akan digunakan sebagai objek dalam penelitian diletakkan pada salah satu skala sebagai hasil pengamatan pada tingkatan morfologi, anatomi, histologi, sampai sitologi, dan sampai pada mikroskop elektron, dan ultrastrukturnya, dan adapun secara khususnya makromolekul atau atom-atom sebagai hasil pengamatan dengan teknologi yang sangat tinggi.
Dalam mempelajari komponen yang terdapat yang di dalam sel, kita harus mengetahui terlebih dahulu objek yang akan digunakan dalam pengamatan selnya diantarnya yaitu asam amino, protein, virus, bakteri, dan sel. Makhluk hidup yang akan digunakan sebagai objek penelitian harus diketahui terlebih dahulu skala ukuran (satuan) yang akan diamati agar dapat lebih mudah menentukan resolusi alat yang akan digunaka dalam pengamatannya sehingga objek
13 Albert,B.,et all, 1994.Biokimia Sel. Jakarta: Erlangga
